2026届高三生物一轮复习课件光合作用的原理及应用 光合呼吸的关系

课前默写 1、实验：绿叶中色素的提取与分离中，提取液是 。分离方法是 。 2、分离结果有几条色素带？由上至下分列是什么颜色？代表哪种色素？ 3、4种光合色素主要吸收哪种光？ 1 第11讲 光合作用的原理 大概念二 细胞的生存需要能量和营养物质 2 资料3：1937年，英国科学家希尔。 希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液 中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。 像这样，离体叶绿体在适当条件下 发生水的光解，产生氧气的化学反 应称作希尔反应。 O2 H+ 离体的叶绿体 悬浮液 能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。 讨论1. 希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？ 出去二氧化碳，水能生成氧气吗 3 思考：如何追踪O的转移？用什么方法？如何设计实验进行探究？ 同位素标记法 p51 用16O的同位素18O 不能。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接 观察到氧元素的转移。 讨论2. 希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产 生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 希尔反应: 4 CO2 H218O C18O2 H2O 18O2 O2 讨论3：分析鲁宾和卡门做的实验得出什么结论？ 光合作用释放的O2中的氧元素全部来源于H2O，而并不来源于CO2 2 探索光合作用原理的部分实验 光照射下的小球藻悬浮液 资料4：1941年 美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法） 5 延伸思考2：该实验有对照组吗？满足对照原则吗？ 无单独对照组 实验组相互对照（对比实验） 延伸思考1：如何检测试管中释放的是18O2还是O2？ 通过检测相对分子质量判断：O2（32）、18O2（36） 注意：不能通过检测放射性判断：18O2是无放射性的同位素 2 探索光合作用原理的部分实验 资料4：1941年 美国鲁宾和卡门实验（同位素标记法） CO2 H218O C18O2 H2O 18O2 O2 光照射下的小球藻悬浮液 6 尝试利用原子守恒定律和氧化还原等化学知识，写出该实验涉及到的物质变化 ADP＋Pi＋能量→ATP NADP＋＋H+＋2e-→NADPH H2O→½O2 ＋2H+＋ 光 2 探索光合作用原理的部分实验 资料5： 1954年，美国阿尔农等用离体的叶绿体做实验：向反应体系中加入ADP、Pi和NADP+等物质，发现有ATP、NADPH生成。 1957年，他发现这一过程总是与水的光解相伴随。 2e- 反应体系内无H+，与NADP+反应 继续探索，在有光照、无CO2的条件下，向反应体系中加入ADP、Pi和NADP+等物质，发现有ATP、NADPH和O2生成。期待有H+的出现，然而惊奇的是，只发现ATP和NADPH（还原型辅酶Ⅱ）的痕迹。 7 类囊体薄膜上 的色素分子 可见光 ADP+Pi ATP H2O O2 NADP+ 酶 吸收 光解 H+ NADPH 酶 氧化型辅酶Ⅱ 还原型辅酶Ⅱ 3.条件： 光、色素、酶等 4.场所： 类囊体薄膜上 5.主要产物： O2、ATP、NADPH 光合作用第一阶段的化学反应，必须有光才能进行，这个阶段叫作光反应阶段。 1.物质变化： 2.能量变化： 光能 ATP、NADPH中活跃的化学能 3 光反应阶段 光反应的三个反应如何进行呢 根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应，现在也称为碳反应，两个阶段。 8 1964年以后，美国科学家卡尔文用14C标记14CO2，供小球藻进行光合作用，探明了CO2中的C的去向，称为卡尔文循环。 2 探索光合作用原理的部分实验 ——碳反应或暗反应 9 2C3 C5 NADPH ADP + Pi （CH2O） ATP 酶 CO2 还原 固定 卡尔文循环 CO2的固定： CO2＋C5 2C3 酶 C3的还原： ATP ADP+Pi 叶绿体基质中 2C3 (CH2O)+C5 酶 NADPH 、ATP、酶 场所： 条件： 物质变化 能量变化: NADP+ NADPH 3 暗反应阶段 酶 NADP+ ATP和NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 C3是指三碳化合物： 3－磷酸甘油酸，C5是指五碳化合物——核酮糖－1,5－二磷酸(RuBP)。 10 ATP NADPH ADP+Pi NADP+ C3 C5 O2 课本p106 11 NADPH 1.3H的转移 2.14C的转移 3.18O的转移： 3H2O (CH2O ) 光反应 暗反应 （14CH2O） 14CO2 CO2的固定 14C3 C3的还原 （CH218O） 18O2 H218O 光反应 C18O2 C3 CO2的固定 C3的还原 元素的转移途径： （练习册大本72页） 12 思考：请分析光下的植物突然降低光照后/减少CO2 ，短时间内其体内的ATP、NADPH、C3和C5的含量如何变化？为什么？ 光照 减弱 光反应减弱 ATP、NADPH↓ C3 还原↓ CO2固定不变 C3消耗↓ ，合成不变 C5合成↓ ，消耗不变 C3↑ C5↓ CO2 减少 暗反应减弱 CO2固定↓ C3 还原不变 C3合成↓ ，消耗不变 C5消耗↓ ，合成不变 C3↓ C5↑ C3 还原↓ 光反应不变 ATP、NADPH消耗↓ ，合成不变 ATP、NADPH↑ 环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 ①过程分析：“来源－去路”法 13 2.曲线分析 ①图1中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ②图2中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ③图3中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 ④图4中曲线甲表示 ，曲线乙表示 。 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C3 C5、NADPH、ATP 环境改变时光合作用各物质含量的变化分析 14 15 光合作用的过程 色素 分子 光反应 暗反应 O2 ATP C3 水的光解 ATP的合成 CO2的固定 C3的还原 光能 叶绿体 CO2+H2O （CH2O)+O2 酶 酶 光照 Mg、N等矿质元素 温度，PH 环境中CO2浓度 含水量 内因：色素、酶的数量和活性 外因：光照、CO2浓度、温度 矿质元素、水分等 光合作用的影响因素 NADPH 辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速率＞呼吸速率为例) 实际光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率 O2 CO2 CO2 物理模型辨析（大本80页） 总光合速率 O2 呼吸速率 净光合速率 （表观光合速率） 净光合速率（表观光合速率） 来自空气的吸收m2 进入空气 的吸收n2 产生n3 吸收n1 释放m1 固定m3 17 项目 表示方法 测定方法 呼吸速率 净光合速率 (表观光合速率) 单位时间O2的释放量、 单位时间CO2的吸收量、 单位时间有机物的积累量 真正光合速率 (总光合速率) 单位时间O2的产生量、 单位时间CO2的固定量、 单位时间有机物的制造量 单位时间CO2的释放量、 单位时间O2的吸收量、 单位时间有机物的消耗量 光照下测定植物单位时间内 CO2吸收量或O2释放量 不能直接测得 黑暗下测定植物单位时间内 CO2释放量或O2吸收量 光合速率的表示方法（大本81页） 实验：探究光照强度对光合作用强度的影响 实验原理 实验装置 (1)自变量如何设置？ (2)因变量如何设置？ (3)无关变量如何控制？ NaHCO3缓冲液（富含CO2的清水）的作用是：维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2 (1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。 (2)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。 （3）无关变量 ①实验叶片：同种、生长状况相同、小圆形叶片大小相同、等量… ②烧杯中清水：等量,有足够的CO2 （1)甲图中，光合速率等于呼吸速率的点是 。 D、H (乙图：d、h) AD段: CO2浓度上升， DH段: CO2浓度下降， HI段: CO2浓度上升， 光合速率<呼吸速率； 光合速率>呼吸速率; 光合速率<呼吸速率. (乙图：ad段) (乙图：dh段) (乙图：hi段) 有机物积累最多的点：H/h 4.一昼夜中植物代谢强度变化曲线 一昼夜中植物代谢强度变化曲线 (2)图甲中FG段变化的原因是 。 由于温度上升，部分气孔关闭，CO2吸收减少，光合速率下降。 条 件 结 果 逻辑关系 CO2吸收 减少， 温度 上升 光合速率 降低， 即 乙图：ef段 部分气孔 关闭 CO2吸收 速率下降 光照强度下降 (3)甲图中I点低于A点，植物一昼夜表现为生长，其原因是 。 I点低于 A点 总光合量 大于总呼吸量， 密闭容器中CO2浓度降低， 植物 生长 有机物 积累， M N P 有机物的积累量表示为： SP－SM－SN I点低于A点,说明容器中的CO2浓度降低，植物的总光合量 大于总呼吸量，积累有机物，因此植物表现为生长。 一昼夜中植物代谢强度变化曲线 第13讲 光合作用和细胞呼吸的综合分析 大概念二 细胞的生存需要能量和营养物质 23 关系图解① 关系图解② 关系图解③ 关系图解④ 5 总光合速率的测定方法 大本83页微专题3 （1）“液滴移动法”——测定装置中O2的变化 测定装置 测量条件 测量原理 测量指标 测定呼吸速率 测定光合速率 黑暗，适宜温度 光照，适宜温度 黑暗条件下绿色植物仅进行细胞呼吸，产生的CO2被NaOH溶液吸收，消耗O2导致液滴左移 当光照下绿色植物光合作用大于细胞呼吸时，O2释放导致液滴右移 单位时间内液滴左移距离可表示细胞呼吸消耗O2的速率，即呼吸速率 单位时间内液滴右移距离可表示O2的释放速率，即净光合速率 维持CO2恒定 吸收容器中的CO2 28 5 总光合速率的测定方法 （1）“液滴移动法”——测定装置中O2的变化 对照组处理： 目的： 放置死亡的植物 为排除温度、气压等物理因素引起的气体体积膨胀。若液滴移动，则需要对实验结果进行校正。 物理误差矫正 物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。 29 5 总光合速率的测定方法 “黑瓶”不透光，测定的是 ； “白瓶”给予光照，测定的是 。 有氧呼吸量 净光合作用量 将装有水和水生植物的黑、白瓶置于相同水层中，测定单位时间内瓶中溶解氧含量的变化，借此测定 植物的光合速率。 如：初始瓶中溶解氧为A，反应后黑瓶溶解氧为B，白瓶溶解氧为C，请问： 呼吸速率= =______ 净光合速率= =______ 总光合速率= =______真正光合作用量 (光合作用总量)＝白瓶中氧气增加量＋黑瓶中氧气减少量。 初始瓶溶解氧-黑瓶溶解氧 A-B 白瓶溶解氧-初始瓶溶解氧 C-A 白瓶溶解氧-黑瓶溶解氧 C-B 注：该方法假设植物不进行 。 (2)“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化 水生 无氧呼吸 注意：黑白瓶法常用于水生生态系统光合速率和呼吸速率的测定。 30 ①测定：将对称叶片的一部分（A）遮光，另一部分（B）不作处理，并采用适当的 方法（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤）阻止物质转移。在适宜光照下照射 <m></m> 后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为 <m></m> 、 <m></m> 。 ②计算：设被截取部分初始干重为 <m></m> 。 a.被截取部分的呼吸速率 <m> b.被截取部分的净光合速率 <m> c.被截取部分的总光合速率＝呼吸速率 <m></m> 净光合速率 <m></m> </m> </m> 5 总光合速率的测定方法 (3)半叶法——测定光合作用有机物的制造量 31 叶片含有气体，上浮叶片下沉充满细胞间隙，叶片上浮。 $$